特開 2024-146046 検出装置、検出方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024146046

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】検出装置、検出方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/931 20200101AFI20241004BHJP

【ＦＩ】

G01S13/931

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023058724

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】391045897

【氏名又は名称】古河ＡＳ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114292

【弁理士】

【氏名又は名称】来間 清志

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】白根 森斗

(72)【発明者】

【氏名】中山 裕次郎

(72)【発明者】

【氏名】山村 隆介

(72)【発明者】

【氏名】眞子 凌

【テーマコード（参考）】

5J070

【Ｆターム（参考）】

5J070AB18

5J070AC02

5J070AC06

5J070AE01

5J070AE09

5J070AE10

5J070AF03

5J070AH12

5J070AH31

5J070AK14

(57)【要約】

【課題】高い精度で物体を検出し、植生と障害物を区別することができる検出装置、検出方法及びプログラムを提供すること。
【解決手段】検出装置１は、移動体２の周囲環境に向けて送信波を送信するとともに、移動体２の周囲環境に存在する物体４０からの反射波を受信し、当該反射波を処理することによって、点群の位置情報を周期的に取得するレーダ装置１０と、レーダ装置１０によって予め取得され、物体４０を示す基準となる参照点群情報を記憶する記憶装置３０と、参照点群情報及び点群の位置情報に基づいて、物体４０が植生であるか又は障害物であるかを判定する障害物判定部２６と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体の周囲環境に向けて送信波を送信するとともに、前記移動体の周囲環境に存在する物体からの反射波を受信し、当該反射波を処理することによって、点群の位置情報を周期的に取得するレーダ処理部と、
前記レーダ処理部によって予め取得され、前記物体を示す基準となる参照点群情報を記憶する記憶装置と、
前記参照点群情報及び前記点群の位置情報に基づいて、前記物体が植生であるか又は障害物であるかを判定する障害物判定部と、
を備える検出装置。

【請求項2】

前記障害物判定部によって前記物体が植生であると判定された場合、前記移動体と前記物体との距離が、前記移動体と前記物体との衝突を判定するための衝突判定閾値未満であるか判定し、衝突判定閾値未満であると判定した場合、前記移動体を停止させる走行制御部を更に備える請求項１に記載の検出装置。

【請求項3】

前記障害物判定部は、
前記参照点群情報を構成する点群から、列状に配置された前記物体における複数の始点及び終点の位置を取得し、
取得した前記複数の始点及び終点の位置から判定領域を作成し、
前記レーダ処理部によって取得された前記物体の点群のうち、前記判定領域内に存在する点群を除去する、
請求項１又は２に記載の検出装置。

【請求項4】

前記障害物判定部は、
前記物体の点群における前記物体からの反射波の強度が、所定の閾値を超える場合、前記物体が障害物であると判定し、
前記物体からの反射波における強度が、前記所定の閾値未満の場合、前記物体が植生であると判定する、
請求項３に記載の検出装置。

【請求項5】

前記参照点群情報の強度から前記所定の閾値を決定する閾値決定部を更に備える、請求項４に記載の検出装置。

【請求項6】

前記記憶装置から前記参照点群情報を読み込み、前記参照点群情報と前記移動体の走行開始位置とのキャリブレーションを行う調整部を更に備える請求項３に記載の検出装置。

【請求項7】

前記調整部は、
前記参照点群情報と、前記参照点群情報を生成する際の前記移動体の所定の地点における位置情報とを関連付け、
前記点群の位置情報を取得する際の前記移動体の位置情報を取得し、
前記参照点群情報と関連付けられた前記移動体の位置情報と、前記点群の位置情報を取得する際の前記移動体の位置情報との差分を算出し、
算出した前記差分に基づいて前記点群の位置情報を修正する、請求項６に記載の検出装置。

【請求項8】

レーダ処理部によって予め取得され、移動体の周囲環境に存在する物体を示す基準となる参照点群情報を記憶するステップと、
前記レーダ処理部により、前記移動体の周囲環境に向けて送信波を送信するとともに、前記移動体の周囲環境に存在する前記物体からの反射波を受信し、当該反射波を処理することによって、点群の位置情報を周期的に取得するステップと、
障害物判定部により、前記参照点群情報及び前記点群の位置情報に基づいて、前記物体が植生であるか又は障害物であるかを判定するステップと、
を備える検出方法。

【請求項9】

コンピュータに、
レーダ処理部によって予め取得され、移動体の周囲環境に存在する物体を示す基準となる参照点群情報を記憶するステップと、
前記レーダ処理部により、前記移動体の周囲環境に向けて送信波を送信するとともに、前記移動体の周囲環境に存在する前記物体からの反射波を受信し、当該反射波を処理することによって、点群の位置情報を周期的に取得するステップと、
障害物判定部により、前記参照点群情報及び前記点群の位置情報に基づいて、前記物体が植生であるか又は障害物であるかを判定するステップと、
を実行させるコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検出装置、検出方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、移動体に取り付けたセンサ装置により、移動体の周囲環境に存在する物体を検出する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１は、距離センサとしてＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ， Ｌａｓｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）を備え、移動体が移動している間に少なくとも２つのＬｉＤＡＲセンサから繰り返し出力される点群データに基づいて、移動体の周囲の環境における樹木列の幹部を検出し、検出した樹木列の幹部と環境地図データとのマッチングを行うことにより、移動体の位置を推定することを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２２／１０７５８８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の移動体は、樹木列の幹部の分布を環境地図データから取得しているため、環境地図データの更新が欠かせず管理が煩雑となるおそれがある。また、特許文献１に記載の移動体は、波長が短いレーザ光を使用するＬＩＤＡＲを用いているため、物体が植生である場合、植生の葉などによる遮蔽の影響を受けやすく、物体を検出する際の精度が低下する可能性がある。

【0005】

本願発明の一つの目的は、高い精度で物体を検出し、植生と障害物を区別することができる検出装置、検出方法及びプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の、及び他の目的を達成するために、本発明に係る検出装置は、移動体の周囲環境に向けて送信波を送信するとともに、前記移動体の周囲環境に存在する物体からの反射波を受信し、当該反射波を処理することによって、点群の位置情報を周期的に取得するレーダ処理部と、前記レーダ処理部によって予め取得され、前記物体を示す基準となる参照点群情報を記憶する記憶装置と、前記参照点群情報及び前記点群の位置情報に基づいて、前記物体が植生であるか又は障害物であるかを判定する障害物判定部と、を備える。

【0007】

前記検出装置は、前記障害物判定部によって前記物体が植生であると判定された場合、前記移動体と前記物体との距離が、前記移動体と前記物体との衝突を判定するための衝突判定閾値未満であるか判定し、衝突判定閾値未満であると判定した場合、前記移動体を停止させる走行制御部を更に備えてもよい。

【0008】

前記障害物判定部は、前記参照点群情報を構成する点群から、列状に配置された前記物体における複数の始点及び終点の位置を取得し、取得した前記複数の始点及び終点の位置から判定領域を作成し、前記レーダ処理部によって取得された前記物体の点群のうち、前記判定領域内に存在する点群を除去してもよい。

【0009】

前記障害物判定部は、前記物体の点群情報における前記物体からの反射波の強度が、所定の閾値を超える場合、前記物体が障害物であると判定し、前記物体からの反射波における強度が、前記所定の閾値未満の場合、前記物体が植生であると判定してもよい。

【0010】

前記検出装置は、前記参照点群情報の強度から前記所定の閾値を決定する閾値決定部を更に備えてもよい。

【0011】

前記検出装置は、前記記憶装置から前記参照点群情報を読み込み、前記参照点群情報と前記移動体の走行開始位置とのキャリブレーションを行う調整部を更に備えてもよい。

【0012】

前記調整部は、前記参照点群情報と、前記参照点群情報を生成する際の前記移動体の所定の地点における位置情報とを関連付け、前記点群の位置情報を取得する際の前記移動体の位置情報を取得し、前記参照点群情報と関連付けられた前記移動体の位置情報と、前記点群の位置情報を取得する際の前記移動体の位置情報との差分を算出し、算出した前記差分に基づいて前記点群の位置情報を修正してもよい。

【0013】

本発明の他の態様は、レーダ処理部によって予め取得され、移動体の周囲環境に存在する物体を示す基準となる参照点群情報を記憶するステップと、前記レーダ処理部により、前記移動体の周囲環境に向けて送信波を送信するとともに、前記移動体の周囲環境に存在する前記物体からの反射波を受信し、当該反射波を処理することによって、点群の位置情報を周期的に取得するステップと、障害物判定部により、前記参照点群情報及び前記点群の位置情報に基づいて、前記物体が植生であるか又は障害物であるかを判定するステップと、を備える検出方法である。

【0014】

本発明の更に他の態様は、コンピュータに、レーダ処理部によって予め取得され、移動体の周囲環境に存在する物体を示す基準となる参照点群情報を記憶するステップと、前記レーダ処理部により、前記移動体の周囲環境に向けて送信波を送信するとともに、前記移動体の周囲環境に存在する前記物体からの反射波を受信し、当該反射波を処理することによって、点群の位置情報を周期的に取得するステップと、障害物判定部により、前記参照点群情報及び前記点群の位置情報に基づいて、前記物体が植生であるか又は障害物であるかを判定するステップと、を実行させるコンピュータプログラムである。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、高い精度で物体を検出し、植生と障害物を区別することができる検出装置、検出方法及びプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施態様に係る検出装置の概略構成を示す図である。

【図2】レーダ装置が搭載された移動体を上面から視た平面概略図である。

【図3】本実施形態における検出装置の処理の概要を例示するフローチャートである。

【図4】レーダ検出処理の動作を具体的に示すフローチャートである。

【図5】マッチング処理の動作を具体的に示すフローチャートである。

【図6】マッチング処理の具体例を示す図である。

【図7】判定領域の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の一実施形態に係る検出装置について説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものでない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。即ち、本発明は、各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものでない。

【0018】

図１は、本実施態様に係る検出装置１の概略構成を示す図である。検出装置１は、レーダ装置１０と、調整部２４と、閾値決定部２５と、障害物判定部２６と、走行制御部２７と、記憶装置３０と、を備える。

【0019】

検出装置１は、レーダ装置１０によって得られる移動体２の周囲環境における物体４０（図２参照）の検出結果を受けて、自動操舵などの処理を行うための上位装置１００に接続されている。図１には、１台のレーダ装置１０のみを図示しているが、検出装置１は複数台のレーダ装置を備えてもよい。また、各装置間の接続は、有線で構成してもよいし、無線ネットワークを介して接続してもよい。また、検出装置１は、制御装置として、例えば１以上のプロセッサ等を備え、記憶装置として１以上のメモリ、ハードディスクドライブ等を備える。

【0020】

レーダ装置１０は、所定の周波数帯の信号を、周期的に（例えば５０ｍｓごとに）送受信するものであって、農機や、建機、一般自動車等の移動体２の周囲（例えば、移動体２の前方方向（フロント又はフロントコーナー）、移動体２の後方方向（リア又はリアコーナー）又は移動体２の側方（サイド）、又はそれらの組み合わせ）に搭載される。また、レーダ装置１０は、制御装置として、例えば１以上のプロセッサ等を備え、記憶装置として１以上のメモリ、ハードディスクドライブ等を備える。

【0021】

ここで、植生等のような、列状に配置された１以上の物体４０が存在する周囲環境を移動体２が走行する状況を想定する。図２は、レーダ装置１０が搭載された移動体２を上面から視た平面概略図である。図２に示すように、レーダ装置１０は、移動体２の周囲環境に向けて送信波を送信するとともに、移動体２の周囲環境に存在する物体４０からの反射波を受信し、当該反射波を処理することによって、点群の位置情報を周期的に取得する。

【0022】

本実施形態において、物体４０は、作物、樹木等のような位置が固定されている植生と、人、動物、作業車両等のような位置が固定されず、移動可能な障害物と、を含む。

【0023】

本実施形態において、検出装置１は、後述するように、レーダ装置１０によって検出された点群情報に基づいて、１以上の物体４０が植生であるか又は障害物であるかを判定する。なお、図２では、移動体２の正面の左側と右側のそれぞれにレーダ装置１０が配置されている例を示しているが、これに限定されず、例えば、移動体２の正面にレーダ装置１０がひとつだけ配置されていてもよい。

【0024】

図１に戻り、レーダ装置１０は、送信アンテナ１１と、受信アンテナ１２と、信号生成部１３と、送信制御部１４と、発振部１５と、スイッチ１６と、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１７と、距離演算部１８と、速度演算部１９と、閾値設定部２０と、検出部２１と、角度演算部２２と、補正部２３と、を備える。

【0025】

送信アンテナ１１は、１つ又は複数のアンテナ素子で構成され、発振部１５で発振された送信波Ｓ１を物体４０に向けて放射する。受信アンテナ１２は、１つ又は複数のアンテナ素子で構成され、物体４０によって反射された電磁波Ｒ１（反射信号）を受信する。

【0026】

信号生成部１３は、周期的な送信信号の信号パターンを生成する。送信制御部１４は、信号生成部１３に接続され、信号生成部１３の動作を制御する。発振部１５は、信号生成部１３に接続され、信号生成部１３からの信号パターンに基づいて送信信号を発振する。

【0027】

ＡＤＣ１７は、受信アンテナ１２に接続され、受信アンテナ１２で受信した信号をデジタル信号へ変換する。発振部１５とＡＤＣ１７とは、スイッチ１６により直接接続することができる。距離演算部１８は、変換されたデジタル信号に基づいてレーダ装置１０に対する物体４０の相対距離を算出する。

【0028】

速度演算部１９は、変換されたデジタル信号に基づいて移動体２の速度を算出する。閾値設定部２０は、検出部２１で利用する検出閾値を設定する。検出部２１は、距離方向のピークを検出する。角度演算部２２は、検出部２１で検出された距離において、到来角度（水平角及び仰角）を求める。

【0029】

補正部２３は、検出方向のずれをＩＭＵ（Ｉｎｔｅｒｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）情報を利用して補正する。検出装置１のレーダ装置１０は、ＦＣＭ（Ｆａｓｔ Ｃｈｉｒｐ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式を採用しているが、ＦＣＭ方式に限定されず、パルス方式でもよい。

【0030】

調整部２４は、記憶装置３０から参照点群情報を読み込み、参照点群情報と移動体２の走行開始位置とのキャリブレーションを行う。
閾値決定部２５は、参照点群情報の強度から所定の閾値を決定する。

【0031】

障害物判定部２６は、参照点群情報及び点群情報に基づいて、物体４０が植生であるか又は障害物であるかを判定する。
更に、障害物判定部２６は、参照点群情報を構成する点群から、列状に配置された物体４０における複数の始点及び終点の位置を取得し、取得した複数の始点及び終点の位置から判定領域を作成し、レーダ装置１０によって取得された物体４０の点群のうち、判定領域内に存在する点群を除去する。

【0032】

また、障害物判定部２６は、物体４０の点群における物体４０からの反射波の強度Ｐが、所定の閾値である樹木最大強度Ｐｓを超える場合、物体４０が障害物であると判定し、物体４０からの反射波における強度Ｐが、樹木最大強度Ｐｓ未満の場合、物体４０が植生であると判定する。ここで、反射波の強度とは、反射波の振幅を示す。また、樹木最大強度Ｐｓは、移動体２の周囲環境に想定される植生に含まれる樹木等の植物のうちで反射強度が最も大きいと考えられるものを選択し、その反射強度を障害物判定のための閾値としている。即ち、本実施形態では、移動体２の周囲環境において検出されると想定される植生以外の物体４０からの反射波の反射強度は樹木最大強度Ｐｓよりも大であると想定している。植生と他の障害物となる物体４０との判別のための閾値は、周囲環境の植生の性質、想定される他の物体４０の種別、性質に応じて設定することができる。

【0033】

走行制御部２７は、障害物判定部２６によって物体４０が植生であると判定された場合、移動体２と物体４０との距離ｄが、移動体２と物体４０との衝突の可能性を判定するための衝突判定閾値ｄ_ｓ未満であるか判定し、距離ｄが衝突判定閾値ｄ_ｓ未満であると判定した場合、移動体２を停止させる。

【0034】

記憶装置３０は、１以上のメモリ、ハードディスクドライブ等によって構成され、検出装置１における各種情報を記憶する。記憶装置３０は、例えば、レーダ装置１０によって予め取得され、物体４０を示す基準となる参照点群情報としての点群マップ、レーダ装置１０によって取得された点群等を記憶する。

【0035】

調整部２４、閾値決定部２５、障害物判定部２６、及び走行制御部２７は、各部の機能をプログラムで記述し、プロセッサと記憶装置を備えたコンピュータによって実行することにより、各部の機能を実施しているが、各部を個別のハードウェアやソフトウェアによって構成してもよい。プログラムは、コンピュータの記憶装置に格納されている。このコンピュータには、上位装置１００とのデータ通信を行う通信部、検出装置１へのデータ入出力インタフェースを構成する入出力部も含まれる。

【0036】

以上の構成、機能を有する検出装置１によって実行される処理について説明する。図３は、本実施形態における検出装置１の処理の概要を例示するフローチャートである。図３に例示する処理により、移動体２は、物体４０を検知して、植生と障害物とを判別しながら物体４０への衝突を避けつつ走行可能とされる。検出装置１による処理は、例えば移動体２を起動して検出装置１に電源が供給されることによって開始される。

【0037】

ステップＳ１において、調整部２４は、記憶装置３０から参照点群情報を読み込む。参照点群情報は、レーダ装置１０によって予め取得され、記憶装置３０に記憶されている点群マップである。参照点群情報は、例えば、移動体２の所定の移動経路に沿って予めレーダ装置１０により取得した周囲環境の点群情報から生成して記憶装置３０に記憶させておくことができる。参照点群情報は、位置が固定されている物体４０である植生を示す点群の位置情報で構成される。また、参照点群情報は、位置が固定されている物体４０として、植生以外の他の物体を示す点群の位置情報を含んでもよいが、反射波の強度が植生よりも強い物体（例えば金属など）を示す点群の位置情報を含まない。

【0038】

ステップＳ２において、調整部２４は、参照点群情報と移動体２の走行開始位置とのキャリブレーションを行う。具体的には、調整部２４は、検出装置１の操作装置（図示せず）によって受け付けた走行開始位置のデータを用いて、参照点群情報における走行開始位置と移動体２の走行開始位置とを位置合わせすることによって、キャリブレーションを行う。このキャリブレーション処理により、移動体２が走行しながらレーダ装置１０によって取得する点群の位置情報と、予め記憶装置３０に記憶している参照点群情報とを空間的に対比させることができるようになる。

【0039】

また、調整部２４は、検出装置１のＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ （全地球航法衛星システム））によって検出された位置情報を用いて参照点群情報における走行開始位置と移動体２の走行開始位置とを位置合わせすることによって、キャリブレーションを行ってもよい。更に、調整部２４は、検出装置１の方位センサによって取得された方位情報を用いてキャリブレーションを行ってもよい。調整部２４は、例えば、ＧＮＳＳを利用できる環境では、ＧＮＳＳによって検出された位置情報及び方位センサによって取得された方位情報を用いてキャリブレーションを行ってもよい。また、調整部２４は、例えば、ＧＮＳＳを利用できない環境では、ユーザによる手動の調整及び方位センサによって取得された方位情報を用いてキャリブレーションを行ってもよい。

【0040】

また、調整部２４は、参照点群情報作成時の移動体２の走行経路と、新たに測定する移動体２の走行経路とを、検出装置１のＧＮＳＳを用いて位置合わせしてもよい。具体的には、調整部２４は、参照点群情報と、参照点群情報を生成する際の移動体２の所定の地点（例えば、移動体２が１０ｍ移動するごとの各地点）における位置情報とを関連付け、記憶装置３０に記憶する。ここで、移動体２の所定の地点における位置情報は、検出装置１のＧＮＳＳによって取得される。

【0041】

次に、調整部２４は、レーダ装置１０によって点群の位置情報を取得する際の移動体２の位置情報を取得し、参照点群情報と関連付けられた移動体２の位置情報と、点群の位置情報を取得する際の移動体２の位置情報との差分を算出する。次に、調整部２４は、算出した差分に基づいて、点群の位置情報を修正し、記憶装置３０に記憶する。このような処理を行うことによって、検出装置１のＧＮＳＳを用いて、参照点群情報作成時の移動体２の走行経路と、新たに測定する移動体２の走行経路との位置合わせをすることができる。

【0042】

ステップＳ３において、閾値決定部２５は、参照点群情報の強度に基づいて、所定の閾値として樹木最大強度Ｐｓを決定する。なお、種々の物体４０について予め求めておいた反射波の強度に関するデータを用いて、移動体２の走行径路の周囲環境に存在する植生において想定される最大強度を所定の閾値として採用してもよい。

【0043】

ステップＳ４において、レーダ装置１０は、移動体２の周囲の物体４０における検出点を周期的に検出して、検出情報を記憶装置３０に提供する（レーダ検出処理（図４に関して後述））。検出情報は、物体４０とレーダ装置１０との相対速度、検出点ごとの物体４０の高さを含む三次元位置情報及び反射波の受信強度を含む。検出情報は、各周期に対応するフレームごとに、時系列的に、検出装置１の記憶装置３０に記憶される。

【0044】

ステップＳ５において、障害物判定部２６は、検出情報と参照点群情報とのマッチング処理を実行する。マッチング処理の詳細は後述する。

【0045】

ステップＳ６において、障害物判定部２６は、マッチング処理後、物体４０の点群における物体４０からの反射波の強度Ｐが、樹木最大強度Ｐｓを超えるか否かを判定する。強度Ｐが樹木最大強度Ｐｓを超える場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、物体４０が障害物であると判定し、処理は、ステップＳ７へ移る。一方、強度Ｐが樹木最大強度Ｐｓ以下の場合（ステップＳ６：ＮＯ）、物体４０が植生であると判定する。処理は、ステップＳ５へ戻る。

【0046】

ステップＳ７において、走行制御部２７は、移動体２と物体４０との距離ｄが、衝突判定閾値ｄ_ｓ未満であるか否かを判定する。距離ｄが衝突判定閾値ｄ_ｓ未満である場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、処理は、ステップＳ８へ移る。一方、距離ｄが衝突判定閾値ｄ_ｓ以上である場合（ステップＳ７：ＮＯ）、処理は、ステップＳ５へ戻る。ここで、衝突判定閾値ｄ_ｓの大きさは、移動体２が停止するために必要な距離であることが好ましい。即ち、走行制御部２７は、移動体２の速度に応じて衝突判定閾値ｄ_ｓを設定してもよい。

【0047】

ステップＳ８において、走行制御部２７は、距離ｄが衝突判定閾値ｄ_ｓ未満であると判定した場合、移動体２と物体４０（障害物）とが衝突する可能性があると判定し、移動体２を停止させ、その後処理を終了する。

【0048】

次に、レーダ検出処理について説明する。図４は、図３に例示した検出装置１の処理フローにおけるレーダ検出処理（ステップＳ４）の動作を具体的に示すフローチャートである。ステップＳ１１において、信号生成部１３、送信制御部１４及び発振部１５は、所定の周波数の送信信号を生成し、送信アンテナ１１から移動体２の前方に向けて送信波を放射する送信処理を行う。

【0049】

ステップＳ１２において、受信アンテナ１２は、送信波が１又は複数の物体４０によって反射された反射波を、受信信号として受信し、ＡＤＣ１７は、受信信号をデジタル信号に変換する受信処理を行う。

【0050】

ステップＳ１３において、距離演算部１８は、デジタル信号に基づいて、レーダ装置１０と物体４０との相対距離を求める距離演算を行う。

【0051】

ステップＳ１４において、速度演算部１９は、デジタル信号に基づいて速度演算を行う。具体的には、速度演算部１９は、受信信号に基づいて、１又は複数の物体４０とレーダ装置１０との相対速度情報を算出する。このように速度演算部１９は、速度演算により物体４０に対する速度を検出することができる。

【0052】

ステップＳ１５において、閾値設定部２０は、検出部２１で利用するピークを検出のための検出閾値を設定する。具体的には、閾値設定部２０は、受信アンテナ１２の取り付け位置、高さ、角度などに基づいて検出閾値を調整する。

【0053】

ステップＳ１６において、検出部２１は、ＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）などの所定の方式を用いて、距離方向のピークを検出する。

【0054】

ステップＳ１７において、角度演算部２２は、検出部２１で検出された距離において、反射波の到来角度（水平角及び仰俯角）を求める角度演算処理を行い、レーダ装置１０の位置を原点として放射方向を基準軸とする仮想空間において、物体４０が存在する方向を算出する。

【0055】

ステップＳ１８において、補正部２３は、走路の凹凸などの影響でレーダ装置１０が傾いた場合に生じる検出位置のずれをＩＭＵ（Ｉｎｔｅｒｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）情報を利用することで補正する。

【0056】

以上の処理により、レーダ装置１０は、各検出点の三次元位置情報及び反射波の受信強度と、対象物の速度とを含む検出情報を検出することができる。レーダ装置１０の検出情報は、各周期に対応するフレームごとに、時系列的に、検出装置１の記憶装置３０に記憶される。

【0057】

次に、図３に例示する検出装置１の処理におけるマッチング処理について説明する。図５は、上述したマッチング処理（ステップＳ５）の動作を具体的に示すフローチャートである。図６は、マッチング処理の具体例を示す図である。図６及び後述の図７において、横軸は検出装置１を基準とした平面上の距離を、縦軸は検出装置１を基準とした高さを示している。

【0058】

検出装置１のレーダ装置１０によって取得されたマッチング処理前の点群は、図６の上側の図に示すように、植生及び障害物の両方に対応する点群を含んでいる。参照点群情報とのマッチング処理を行うことによって重複する植生に関する点群が消去され、図６の下側の図に示すように、マッチング処理後の点群情報には、参照点群情報の取得時には存在しない物体のみを残すことができる。

【0059】

マッチング処理ではまず、ステップＳ２１において、障害物判定部２６が、参照点群情報を構成する点群から、列状に配置された物体４０における複数の始点及び終点の位置を取得する。具体的には、障害物判定部２６は、参照点群情報を構成する点群から、物体４０としての植生の位置に対応する２箇所の始点の位置、及び植生の位置に対応する２箇所の終点の位置を取得する。

【0060】

ステップＳ２２において、障害物判定部２６は、ステップＳ２１において取得した複数の始点及び終点の位置から、略矩形状の判定領域を作成する。図７は、判定領域の一例を示す図である。図７に示すように、障害物判定部２６は、ステップＳ２１において取得した２箇所の始点の位置及び２箇所の終点の位置、即ち、４箇所の位置を頂点とする四角形状の判定領域５０を作成する。

【0061】

ステップＳ２３において、障害物判定部２６は、レーダ装置１０によって取得された物体の点群のうち、判定領域内に存在する点群を除去し、判定領域外に存在する点群を残し、処理を終了する。例えば、図７に示す例では、障害物判定部２６は、判定領域５０内に存在する点群を除去し、判定領域５０外に存在する点群を残す。これにより、障害物判定部２６は、判定領域内に存在する点群を植生であると判定し、判定領域外に存在する点群を障害物であると判定することができる。

【0062】

以上説明した実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
本実施形態に係る検出装置１は、移動体２の周囲環境に向けて送信波を送信するとともに、移動体２の周囲環境に存在する物体４０からの反射波を受信し、当該反射波を処理することによって、点群の位置情報を周期的に取得するレーダ装置１０と、レーダ装置１０によって予め取得され、物体４０を示す基準となる参照点群情報を記憶する記憶装置３０と、参照点群情報及び点群の位置情報に基づいて、物体４０が植生であるか又は障害物であるかを判定する障害物判定部２６と、を備える。

【0063】

これにより、検出装置１は、レーダ装置１０によって取得された参照点群情報及び点群の位置情報を用いることによって、物体４０を高い精度で検出することができ、物体４０が植生であるか又は障害物であるかを区別することが可能になる。

【0064】

また、検出装置１は、障害物判定部２６によって物体４０が植生であると判定された場合、移動体２と物体４０との距離ｄが、移動体２と物体４０との衝突を判定するための衝突判定閾値ｄ_ｓ未満であるか判定し、距離ｄが衝突判定閾値ｄ_ｓ未満であると判定した場合、移動体２を停止させる走行制御部２７を更に備える。これにより、検出装置１は、移動体２と植生とが接近した場合、移動体２と植生との衝突を回避することができる。

【0065】

また、障害物判定部２６は、参照点群情報を構成する点群から、列状に配置された物体４０における複数の始点及び終点の位置を取得し、取得した複数の始点及び終点の位置から判定領域を作成し、レーダ装置１０によって取得された物体の点群のうち、判定領域内に存在する点群を除去する。これにより、検出装置１は、植生に対応する判定領域内の点群を除去し、障害物に対応する判定領域外の点群を残すことによって、植生と障害物とを高い精度で判定することができる。

【0066】

また、障害物判定部２６は、物体４０の点群における物体４０からの反射波の強度Ｐが、樹木最大強度Ｐｓを超える場合、物体４０が障害物であると判定し、物体４０からの反射波における強度が、樹木最大強度Ｐｓ未満の場合、物体４０が植生であると判定する。これにより、検出装置１は、物体４０が障害物であるか植生であるかを高い精度で判定できる。

【0067】

また、検出装置１は、参照点群情報の強度から所定の閾値を決定する閾値決定部２５を更に備える。これにより、検出装置１は、樹木最大強度Ｐｓを用いて物体４０を判定することによって、物体４０が障害物であるか植生であるかを高い精度で判定できる。

【0068】

また、検出装置１は、記憶装置３０から参照点群情報を読み込み、参照点群情報と移動体２の走行開始位置とのキャリブレーションを行う調整部２４を更に備える。これにより、検出装置１は、参照点群情報をキャリブレーションすることによって、マッチング処理の精度を向上させることができる。

【0069】

また、調整部２４は、参照点群情報と、参照点群情報を生成する際の移動体２の所定の地点における位置情報とを関連付け、レーダ装置１０によって点群の位置情報を取得する際の移動体２の位置情報を取得し、参照点群情報と関連付けられた移動体２の位置情報と、点群の位置情報を取得する際の移動体２の位置情報との差分を算出し、算出した差分に基づいて、点群の位置情報を修正する。このような処理を行うことによって、検出装置１は、ＧＮＳＳによって取得された移動体２の位置情報を用いて、参照点群情報作成時の移動体２の走行経路と、新たに測定する移動体２の走行経路と位置合わせし、マッチング処理の精度を向上させることができる。

【0070】

以上、本願の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、本明細書に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

【符号の説明】

【0071】

１ 検出装置
２ 移動体
１０ レーダ装置
１１ 送信アンテナ
１２ 受信アンテナ
１３ 送信制御部
１４ 信号生成部
１５ 発振部
１６ スイッチ
１７ ＡＤＣ
１８ 距離演算部
１９ 速度演算部
２０ 閾値設定部
２１ 検出部
２２ 角度演算部
２３ 補正部
２４ 調整部
２５ 閾値決定部
２６ 障害物判定部
２７ 走行制御部
３０ 記憶装置
４０ 物体
１００ 上位装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】